Вопросы, связанные с охраной окружающей среды, включая проблемы антропогенного загрязнения, и формированием международной системы экологической безопасности занимают ключевое место в глобальной научной повестке. Эффективно ответить на актуальные вызовы можно только консолидируя усилия, в том числе в рамках международных научно-исследовательских проектов. Результаты современных научных исследований в области утилизации органических отходов, очистки сточных вод и улучшения биопроцессов производства биотоплива и других полезных продуктов из возобновляемых биоресурсов обсудили представители России и Индии в рамках научного семинара, который состоялся в ФИЦ Фундаментальные основы биотехнологии РАН.
Российско-индийская научная кооперация традиционно носит прочный характер и основывается на многолетнем опыте совместной работы, в том числе по множеству направлений, представляющих взаимный интерес: рациональное природопользование, защита окружающей среды, утилизация отходов, зелёная энергетика и др.
Согласно разработанной правительством Российской Федерации программе устойчивого развития в области энергетики, к 2030 году не менее 5% общего потребления энергии в России должно поступать из возобновляемых источников. Помимо этого, актуальными остаются проблемы эффективной утилизации образующихся органических отходов, в первую очередь отходов агропромышленного комплекса, которые могут быть направлены на получение возобновляемых энергоресурсов. Правительство Индии также прилагает значительные усилия по поиску и внедрению альтернативных источников энергии и организации надлежащей утилизации органических отходов.
Одним из ключевых направлений, выбранных обеими странами для решения этих проблем, является анаэробная переработка органических отходов в биотопливо (биометан, биоводород) и другие полезные продукты. Несмотря на очевидную экологическую привлекательность, внедрение этих биотехнологий все еще сопряжено с целым рядом трудностей. Большое количество научных групп, в том числе в России и в Индии, работает над усовершенствованием подходов к анаэробной переработке органических отходов. Проведение совместных исследований, обмен опытом и результатами в рамках научных мероприятий позволят найти новые решения для повышения эффективности таких технологий для снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду.
Пятого сентября 2023 года в рамках выполнения ФИЦ Биотехнологии РАН программы деятельности научного центра мирового уровня «Агротехнологии будущего» был организован семинар с международным участием с целью обсуждения последних достижений России и Индии в области анаэробных технологий переработки органических отходов для снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду.
Одним из современных методов, который может быть использован в самых различных типах и режимах анаэробного сбраживания, что приводит к лучшему извлечению метана из органических отходов, является недавно открытый процесс прямого межвидового переноса электронов (DIET). Последние результаты в рамках выполнения проекта НЦМУ «Агротехнологии будущего» в области изучения DIET представил на семинаре Юрий Литти, к.б.н., заведующий лабораторией микробиологии антропогенных мест обитания ФИЦ Биотехнологии РАН.
«Оказалось, что не только электропроводящие материалы, но и диэлектрические материалы могут способствовать процессу DIET. При этом в зависимости от природы материала и обогащенных микробных групп, в процессе анаэробного сбраживания активируются различные типы DIET, что является новизной полученных результатов»,— рассказал Юрий Владимирович.
Об опыте использования методов предобработки органических отходов, а также комбинированных мембранных и аэробно-анаэробных методов очистки сточных вод и валоризации органических отходов, рассказала Эльза Михеева, к.б.н., с.н.с. Университета Лобачевского. В своем докладе ученый также рассказала об опыте сотрудничества с региональными компаниями пищевой и перерабатывающей промышленности и отметила возросший в последнее время интерес отечественного бизнеса к разработкам в области ресурсосберегающих технологий.
Практическим опытом в области переработки органических отходов поделился профессор Малавийского национального технологического института Джайпура Вивекананд Вивекананд. Он рассказал о созданной им пилотной биогазовой установке, которая позволяет перерабатывать органические отходы кампуса института. В своем докладе ученый отметил важность ко-ферментации разных отходов (пищевых отходов и растительных остатков) для стабильности и эффективности процесса анаэробного сбраживания.
В заключении своего выступления профессор Вивекананд пригласил российских студентов и аспирантов пройти летнюю практику на базе Малавийского национального технологического института.
Профессор Центрального университета Раджастана Нидхи Парик рассказала об опыте очистки сточных вод различных производств Индии, в частности, штата Раджастан. В отличие от традиционных методов очистки, имеющих определенные недостатки, ею была предложена комбинированная схема очистки с применением микроводорослей с дальнейшим метаногенным сбраживанием биомассы микроводорослей. Расчетный энергетический баланс такой схемы оказался больше единицы, что указывает на перспективность интеграции двух процессов.
Участники семинара приняли активное участие в обсуждении представленных работ, что позволило взглянуть на обозначенные проблемы и полученные результаты с разных сторон, как с точки зрения микробиологов, так и инженеров и энергетиков.
Ученые отметили, что производство биометана из возобновляемых биоресурсов действительно является устойчивым подходом, поскольку снижает зависимость от ископаемого топлива, выбросы парниковых газов и ускоряет переход к циркулярной экономике.
«Однако важно, чтобы такие биопроцессы постоянно развивались и совершенствовались для повышения их эффективности, конкурентоспособности по сравнению с традиционными технологиями, использующими углеводородные ресурсы, и более быстрого перехода от лабораторных исследований к пилотным испытаниям и полномасштабному внедрению», — подчеркнул Юрий Литти.
По итогам мероприятия были намечены направления будущих совместных исследований, а также достигнута договоренность о подписании меморандума о сотрудничестве между ФИЦ Биотехнологии РАН и Центральным университетом Раджастана.
Совместные исследования исследовательских групп России и Индии позволит сформировать и укрепить научные связи между учеными из разных стран, в существенной степени способствующих взаимному обмену научных знаний и используемых исследовательских методов и подходов, взаимному повышению компетенций, что значительно повысит уровень проводимых исследований и их ценность для фундаментальной и прикладной науки.
